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转基因食品特点与安全综述杨菲袁晓洁王敏芳摘要：转基因食品已经逐渐进入我们的日常生活，食品与人类密切相关。随着今年来转基因技术的迅速发展及其在农业生产应用范围的扩大，转基因农产品和其安全性逐渐成为人们关注的热点。关键词：转基因食品，安全性分析，特点，展望前言：随着现代生物技术的飞速发展，转基因食品作为现代生物技术的必然产物正走进我们的日常生活。然而，随着日益增多的转基因食品进入消费市场，其安全性问题也越来越受到人们的关注。本文就转基因食品的特点及其安全性问题作一综述，并对其发展方向进行展望。1.转基因食品的概念与概况1.1转基因食品的概念转基因食品，即是利用现代分子生物学技术，将某些生物的基因转移到其他物种中去，改造他们的遗传物质使其在性状、营养品质、消费品质等方面向人们所需要的目标转变[1]，这种以转基因生物为食物或为原料加工生产的食品就是转基因食品。另根据我国卫生部《转基因食品卫生管理办法》的规定，转基因食品是指利用基因工程技术改变基因组构成的动物、植物和微生物生产的食品和食品添加剂，包括：转基因动植物、微生物产品；转基因动植物、微生物直接加工品；以转基因动植物、微生物或者其直接加工品为原料生产加工的食品和食品添加剂。1.2转基因食品分类根据转基因食品的来源，可以把转基因食品分为：转基因植物性食品（如转基因的玉米、大豆等，以及抗除草剂类、抗虫类、抗病毒类转基因食品）、转基因动物性食品（如生长速度快、抗病力强、肉质好的转基因的兔、猪、鸡、鱼等肉类）和转基因微生物性食品（如转基因微生物发酵而制得的葡萄酒、啤酒、酱油、面包等）。从植物源转基因来看，涉及的食品和食品原料包括：大豆、玉米、番茄、马铃薯、油菜、番木瓜、甜椒、西葫芦等。1．3转基因食品的概况从1994年美国第一例转基因番茄被批准商业化以来，转基因作物的商业化进程发展很快，截止到1998年6月，国外批准商业化应用的各类转基因作物近90种，仅美国和加拿大就超过50种。到目前为止，我国批准了5例2种转基因食品作物的商品化生产，它们分别是耐贮藏番茄和抗病甜椒与番茄。转基因作物的种植面积亦从1995年开始在世界范围内飞速发展，种植面积从120万hm玻杆偕仙1999年的3990万hm和2000年的4420万hm病Ｈ蚬灿12个国家种植了转基因作物，其销售额也从1995年的7500万美元上升至1999年的23亿美元，以其为原料或成分的食品市场销售额6年累计也有数百亿美元。2.转基因食品的特点2.1具有较高营养价值世界上估计有30%的人口缺铁,从而使铁元素成为世界范围内迄今最缺乏的营养元素。最近,通过转基因手段,在提高稻米中铁含量以及增加人体对铁的有效吸收两个方面均取得了一定进展。Lucca等将一个菜豆的铁蛋白基因导入水稻,使其铁的含量增加了2倍。然后,他们将来自Aspergillusfumigatus的一个热稳定植酸酶基因导入水稻,以降低水稻中的植酸含量,减少与铁的结合。最后,进一步是一个富含半胱氨酸的内源类金属硫蛋白超表达,使半胱氨酸残基提高了7倍,植酸酶含量提高130倍。在模拟消化实验中,植酸酶活性已足够完全降解植酸。这样,由于铁含量的提高,富含半胱氨酸的多肽,有利于极大的改善食用大米人群中铁的营养,解决世界人口缺铁问题。2.2具有特殊免疫价值食品疫苗是当前转基因食品生物技术研究的热点之一。食品疫苗就是将某些致病微生物的有关蛋白质(抗原)基因,通过转基因技术导入某些植物受体细胞中,并使其在受体植物细胞中得以表达。从而使受体植物成为具有抵抗相应疾病的疫苗。用转基因植物生产的疫苗保持了重组蛋白的理化特征和生物活性,可直接食用,也可提纯后做疫苗使用。例如:口服不耐热肠毒素转基因马铃薯后即可产生相应抗体。位于纽约的BoyceThomPson植物研究所正致力于利用香蕉生产腹泻和Norwalk病毒病疫苗的研究。日前,此领域已获成功的还有狂犬病病毒、乙肝表面抗原、链球菌突受株表面蛋白等十多种转基因马铃薯、香蕉、番茄的食用疫苗。由于这些重组蛋白基因可以长期地贮存于转基因植物的种子中,有利于疫苗的保存、生产、运输和推广。因此转基因植物件为廉价的疫苗生产系统,虽然才刚刚起步,却具有很好的发展潜力。2.3改进食品品味有些水果和蔬菜的营养价值很高,但都不好吃。如果能通过转基因手段直接培育出更加美味可口的植物产品,无疑对食品工业更加有利。奇甜蛋白基因的克隆使之成为可能,马槟榔甜蛋白和应乐果甜蛋白的植物表达载体以构建完成,并已经成功的应用于番茄和莴苣的遗传转化。这种无需糖或者其他化学添加剂就可使植物食品变甜的策略和技术将适用于品种繁多的水果和蔬菜。2.4改善食品品质小麦是面包的主要原材料,小麦的品质直接影响到烘烤面包的品质。小麦面粉品质由面筋的含量与质量所决定的。面筋主要有醇溶蛋白与麦谷蛋白组成。其中麦谷蛋白的高相对分子量谷蛋白亚基(HMW2subunit)决定面团的弹性,醇溶蛋白决定面团的伸展性,二者共同决定小麦面粉的烘烤品质。我们通过增加小麦籽粒中HMW2GS基因的拷贝数可以改善小麦的籽粒品质。近年来,已经有HMW2GS1AX1小基因、HMW2GS1DX5基因及HMW2GS1DX5+1DX10基因被克隆了出来。其中HMW2GS1DX5+1DX10基因(控制5+10亚基)对增加HMW亚基含量、改良面粉烘烤品质最为明显。目前至少有3个实验室已经得到了改良籽粒品质的转基因小麦。3.转基因食品的类型3．1增产型农作物增产与其生长分化、肥料、抗逆、抗虫害等因素密切相关，故可转移或修饰相关的基因达到增产效果。3.2控熟型通过转移或修饰与控制成熟期有关的基因可以使转基因生物成熟期延迟或提前，以适应市场需求。最典型的例子是延熟速度慢，不易腐烂，好贮存。3.3高营养型许多粮食作物缺少人体必需的氨基酸，为了改变这种状况，可以从改造种子贮藏蛋白质基因入手，使其表达的蛋白质具有合理的氨基酸组成。现已培育成功的有转基因玉米、土豆和菜豆等。3.4保健型通过转移病原体抗原基因或毒素基因至粮食作物或果树中，人们吃了这些粮食和水果，相当于在补充营养的同时服用了疫苗，起到预防疾病的作用。有的转基因食物可防止动脉粥样硬化和骨质疏松。一些防病因子也可由转基因牛羊奶得到。3.5新品种型通过不同品种间的基因重组可形成新品种，由其获得的转基因食品可能在品质、口味和色香方面具有新的特点。3.6加工型由转基因产物原料加工制成，花样最为繁多。4.转基因食品安全性分析4.1食品过敏食品过敏是人类食物史上一个由来已久的卫生问题。食品过敏常发生在某些特殊的人群，全球有近2%的成年人和4-6%的儿童有食品过敏史[2]。过敏反应是指机体再次接触抗原时引起的在数分钟内至数小时以内出现炎症为特点的反应。而食品过敏是对食物中存在的抗原分子的不良免疫反应。这些抗原分子主要是一些蛋白质，这些蛋白质有对T-细胞和B-细胞识别区，可以诱导人免疫系统产生免疫球蛋白E抗体[3]。大多食品过敏也是由IgE介导的。针对基因食品的致敏问题，国际食品生物技术委员会与国际生命科学研究院和免疫研究所得专家会议提出了评价基因食品的潜在过敏性危险的科学方法，就转基因食品过敏性制定出了一种新的树状分析法[4]，该法主要分析了基因的来源，目标蛋白与已知过敏原的序列的同源性，目标蛋白与已知过敏原病人血清中的IgE能否发生免疫反应及目标蛋白的特性对消化和加工的稳定性。4．2毒性问题目前，转基因作物大多是直接用于饲料，有的则通过加工转化为其他食品[5]。例如转基因大豆油菜籽等榨油生产的色拉油含有转基因成分。这类转基因生物加入了原来生物体没有的抗虫基因或抗除草剂基因，其本体有何变化，饲料中转基因被家畜食用后是消化分解排泄，还是在肌肉器官中富集，人食后有何影响在环境中如何循环同化，潜在风险如何目前还不得而知。而毒性物质是指那些有动物的化学物质，从毒理学方面毒性物质可以对各个器官和生物靶部位产生化学和物理变化的直接作用，因而引起机体损伤，功能障碍以至致癌甚至造成死亡等各种不良生理反应[6]。从理论上讲任何外源性基因都可能导致遗传工程产生不可预知的意外变化，其中包括多效应，依靠设计一个试验来鉴别这些效应是不可能的对于转基因食品首先应判断与现有食品有无实质等同性，对关键营养，毒素和其他成分进行比较。若受体生物有潜在的毒性还应检测起毒素成分有无变化，插入基因是否导致了毒素含量的变化或产生新的毒素。对新食品及与先有食品成分的化学组成可更好的对潜在效应进行估计。目前课考虑使用的检测方法包括mRNA分析，基因毒性和细胞性分析[7]。此外还可以进行代谢生化过程、毒理学、毒理动力学、慢性毒性、致癌性致突变生殖功能内分泌作用免疫学等多方面作安全评估。4．3抗生素抗性标记基因抗生素抗性标记基主要应用于对已转入的外源基因生物体的筛选[8]。其原理把选择剂（卡拉霉素，四环素等）加入到选择培养基中使产生一种选择压力致使未转换的细胞不能生长发育而转入外源基因细胞因含抗生素抗性基因可以产生分解选择剂的酶来分解选择剂，因此可以再选择培养基上生长[9][10]。因为抗生素对人类疾病治疗关系重大，对抗生素抗性基因安全问题也是转基因食品安全评价主要问题。抗生素抗性基因安全应该考虑到：⑴抗生素抗性基因所编码的酶在消化是对人身体的直接效应，包括该产物是否是有毒物质，是否是过敏原或诱导其他过敏产生是否具有使口服抗生素失去疗效的潜在效应；⑵抗生素抗性基因水平转入肠道上皮细胞肠道微生物的潜在可能性；⑶抗生素抗性基因水平转入环境微生物的潜在可能性，一般水平转到环境微生物可能性非常小；⑷未预料的基因多效应。基因的多效应包括次生效应如插入位点和插入基因的产物英法的“下游”效应对代谢过程的影响[4][11][12]。如新霉素磷酸转移酶的标记基因可改变磷酸化状态。4．4转基因生物的环境安全性4.4.1破坏生物系统中的生物种群很多转基因生物具有较强的生存能力或抗力性，这样的生物一旦进入环境中，就会间接伤害生态系统中的其他生物。如植入抗虫基因的农作物会比一般农作物更能抵抗病虫的袭击。长此下去，转基因作物将会取代原来的作物，造成物种灭绝，但这种问题在转基因生物发现的初始阶段很难发现，可能要经过许多年后才能现显出来，但等问题出现的时候，为时已晚。生态系统是一个有机的整体，任何部分遭到破坏都会危及整个系统。如一些盐碱、沼泽、雨林及有寄生虫的地方，以前原来不适合农业种植，由于转基因作物的出现，一些农作物可以耐盐碱、耐高温高湿以及抗病虫等，这些地区都被用来种植农作物，从而使原本生活在这里的生物栖息地遭到破坏。不得不退出该系统，造成生态系统失衡，最终导致物种退化、减少甚至灭绝。4.4.2基因漂移产生不良后果转基因作物可能将其抗性基因杂交传递给其野生亲缘种，从而使本是杂草的野生亲缘种变为无敌杂草。基因漂移的过程很难人为控制，其后果也难以预测。世界上最重要的13种粮食作物中有12种与其野生近缘物种进行了杂交。在加拿大，被用于试验的油菜，只具有抗草甘膦、抗草铵膦和抗米喹啉酮功能中的一种功能，后来发现了同时具备3种功能的油菜，说明这三种油菜之间产生了杂交，而这种油菜对周围的植物造成了很大影响。5．转基因食品的发展展望全球人口正在增长，到2020年世界人口将增至75亿，2050年将达到100亿，届时能源枯竭和环境污染将会是人类陷入生存的危机。20世纪60-70年代进行的粮食生产方面的“绿色革命”增加了作物的品种，配合使用农用化学品、肥料和杀虫剂，使产量大增，从而使全球的粮食产量增加到3倍。自20世纪80年代全球粮食产量达到高峰后，由于多次种植使土地的肥力消耗和保护农作物的化学物失效等原因使粮食产量在下降。通过传统的繁育技术不太可能让现有的作物产量继续增长。因此，利用转基因技术来寻找增加粮食生产的新途径就变得极其重要，同时还可以减少农业和食品生产对环境造成的负担。除此之外，抗虫和抗除草剂的转基因植物食品使人类免除了农药污染而造成的身体损害。因此，转基因食品以其高的产量和功能性、营养性必将有广阔的发展前景。6.结语生物技术的发展，转基因食品也得到了突飞猛进的发展，自然环境的不断恶化，尤